JP2004111918A - Optical component mounter and optical module using same - Google Patents

Optical component mounter and optical module using same Download PDF

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JP2004111918A JP2003198214A JP2003198214A JP2004111918A JP 2004111918 A JP2004111918 A JP 2004111918A JP 2003198214 A JP2003198214 A JP 2003198214A JP 2003198214 A JP2003198214 A JP 2003198214A JP 2004111918 A JP2004111918 A JP 2004111918A
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Hajime Mori
森 肇
Masayuki Iwase
岩瀬 正幸
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Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical component mounter that comprises a substrate mounting optical semiconductor devices without a space by a junction down method, and an optical module that comprises an optical component mounter and have optical high engaging efficiency with optical semiconductor devices and optical parts, and excellent temperature characteristics. <P>SOLUTION: The optical component mounter comprises a light-emitting part or light-receiving part, the optical semiconductor device having a predetermined structure that is formed on a main surface, and a substrate having a mounting surface. The substrate comprises a first recess on the mounting surface, and the optical semiconductor device is mounted to the substrate by junction down, so that the structure of the optical semiconductor device and the first recess of the substrate are faced. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光素子実装体と、それを用いた光モジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】
各種の光半導体素子は、光の入射端面または出射端面に、光ファイバまたは光導波路等の光部品が光学的に結合され、モジュール化して使用される。その場合、光半導体素子と光部品との光軸を一致させることが必要である。
【0003】
特に、半導体レーザ素子(LD)や導波路型ホトダイオード(WG−PD)のような光半導体素子に光ファイバなどを光学的に結合する場合には、軸心調整は±1μm程度以下の精度に制御することが必要である。
関連技術では、上述した軸心調整は次のようにして行われている。即ち、例えばLDの出射端面に光ファイバの端面を対向させた状態で当該LDを駆動し、光ファイバからの出力光をモニタリングしながら、その光出力が最大となった位置で両者を固定する。
【0004】
しかしながら、この方法による軸心調整は、作業がきわめて煩雑であり、モジュールの低コスト化および大量生産化を図るという点では適していない。
そのため、最近では、パッシブアライメント方式と呼ばれる方法の開発・実用化が進められている。即ち、光半導体素子と、それを実装するための実装基板(以下「実装基板」という)との間の相対位置を高精度で決定し、また、実装基板と光ファイバ導波路など光部品との間の相対位置も高精度で決定する。そのことにより、光半導体素子を駆動しなくても、光半導体素子と光部品とは、実装基板を媒介にして相互に位置合わせされ光学的に結合される。
【0005】
この方法では具体的には、光半導体素子を実装基板に実装する際に、光半導体素子と実装基板の双方に位置決め用マーカを精密に形成しておき、一方の位置決め用マーカが他方の位置決め用マーカに対し所定の位置になるように、光半導体素子と実装基板との間の相対位置を決定するために用いる。
【0006】
位置合わせ用マーカを有する光半導体素子は、例えば特開平7−050449号公報号において知られている。この半導体レーザ素子5においては、図7に示すように、2つのお互いに平行なメサストライプストライプが幅方向に所定の間隔をおいて基板5e上に形成されており、一方のメサストライプはレーザ光を出射する活性層5cを含み、他方のメサストライプの上部にはV字溝マーカ5bが形成されている。そして、この半導体レーザ素子5を製造する過程で、2つのメサストライプは1つのエッチング工程で同時に形成されるので、これらの間の相対的な位置は高精度に決定される。従って、V字溝マーカ5bと活性層5cとの間の間隔も高精度に決定される。なお、V字溝マーカ5bは、一方のメサストライプを半導体材料で埋め込むときに、他方のメサストライプ上面にのみ誘電体層を残しておいて、そのメサストライプ直上部における半導体層の結晶成長を抑制することにより形成される。
【0007】
一般に、光半導体素子は、その表面(結晶成長によって形成された面、即ち、図7における上面5a)を実装基板に対向させるジャンクションダウン方式で実装基板に実装される。
その理由は、光半導体素子の裏面は、たとえ研磨処理が施されているとはいえ、その表面粗さが±10μm程度であるのに対し、気相エピタキシャル成長法で半導体の積層構造として形成されている表面は、各半導体層の厚み精度が±0.1μm程度に制御されているので、光半導体素子における受・発光部である活性層の高さに対する基準面としては適しており、実装基板の実装面に垂直な方向における位置決め精度を確保しやすいからである。
【0008】
一方、位置合わせマーカを有する実装基板は、特開平10−206698号公報に開示されている。図9は、特開平10−206698号公報に開示された光モジュールの断面図を示したものであるが、ここにおける実装基板4’は例えばシリコン基板で形成され、半導体レーザ素子5が載置される表面には、所定の配線パターンとともに、光ファイバ3を介して光信号が入力又は出力される方向と平行にV字溝が形成されている。そして、該V字溝は、上記した位置合わせマーカを有する半導体レーザ素子5を実装するに際し、実装基板4’側の位置合わせマーカとして使用される。
【0009】
このようなV字溝4’を用いて、光ファイバ3と実装基板4’に対する位置は、実装基板4’の上記V溝と、パッケージ2側に光ファイバ3を保持する縦孔2a1と所定の位置関係で精密に形成された凸条2a3とを係合させることにより、決定される。
かくして、パッケージ2の縦孔2a1に固定された光ファイバ3と、実装基板4’に位置決めマーカを用いて位置決めされた半導体レーザ素子5とが、高精度に調芯され、光学的に結合されている。
【0010】
【特許文献1】
特開平7−050449号公報
【特許文献2】
特開平10−206698号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図7に示した半導体レーザ素子5では、半導体レーザ素子5の製法において半導体の異常成長などにより図8に示したように、V字溝マーカ5bの近傍(図7の領域IV)に、V字溝マーカ5bに沿って高さが不均一な凸部5dが
発生することがある。
【0012】
また、図7に示した半導体レーザ素子5の電極形成工程においては、図10のように、表面の電極の縁部(図7の領域V)にも、高さが不均一な凸部5dが生じる場合がある。
そして、このような半導体レーザ素子5をジャンクションダウンで実装基板に固定する場合、その凸部5dが存在するために、半導体レーザ素子の表面と実装基板の実装面との間に隙間が生じることがある。
【0013】
さらに、半導体レーザ素子5と実装基板との位置決めに際し、図7に示したV字溝マーカ5bに代え、図11(A)のように、半導体レーザ素子5’表面の電極の縁部を位置決め用マーカとして利用する場合がある。この場合においても、電極の縁部(図11の領域VI)に、長手方向に沿って高さが不均一な凸部5dが生じると(図11(B))、半導体レーザ素子5’の表面と実装基板の実装面との間に隙間が生じることがある。
【0014】
そして、この隙間により、ある場合には、半導体レーザ素子で発生した熱が実装基板へと逃散しにくくなり、半導体レーザ素子の温度特性が悪化する。
また、別の場合には、半導体レーザ素子と実装基板との間の相対位置が素子ごとに異なるために、半導体レーザ素子と光ファイバとの間の相互の軸心位置も異なることになる。このため、半導体レーザ素子と光ファイバとの間の光学的な結合効率が素子ごとに大きく異なることもある。
また、別の場合には、半導体レーザ素子の固定強度が確保されず、半導体レーザ素子を外部回路にワイヤボンディング接続するときに半導体レーザ素子が実装基板から外れることもある。
【0015】
この発明の目的は、光半導体素子を隙間なくジャンクションダウン方式で実装することができる基板を備えた光素子実装体および光素子実装体を備え、光半導体素子と光部品との光学的な結合効率が高くかつ温度特性が良好な光モジュールを提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
この発明の光素子実装体の1つの態様は、光出射部又は受光部と、主面に形成された所定の構造とを有する光半導体素子と、実装面を有する基板とを備える光素子実装体であって、
前記基板は、前記実装面に第1の凹部を有し、前記光半導体素子の前記構造と前記基板の前記第1の凹部とが対向するように前記光半導体素子が前記基板にジャンクションダウンで実装されていることを特徴とする光素子実装体である。
【0017】
この発明の光モジュールの1つの態様は、光出射部又は受光部と、主面に形成された所定の構造とを有する光半導体素子と、
実装面を有する基板と、
前記光半導体素子と光結合された光導波路と、
前記半導体素子と前記基板とを収容するパッケージとを有する光モジュールであって、
前記基板は、前記実装面に第1の凹部を有し、
前記光半導体素子の前記構造と前記基板の前記第1の凹部とが対向するように前記光半導体素子が前記基板にジャンクションダウンで実装されていることを特徴とする光モジュールである。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の光素子実装体を、図面を参照して説明する。
図1は、この発明の光素子実装体の1つの態様において用いられる実装基板の斜視図である。なお、実装基板4に実装される光半導体素子としての半導体レーザ(LD)5は、図7に示した構造を有し、位置合わせ用マーカとして、活性層5cから幅方向に所定距離で離隔しているV字溝マーカ5bが表面(主面)5aに形成されている。V字溝5bの近傍には、図8に示すように、V字溝5bに沿って幅と高さが不均一な凸部5dが存在している。この凸部5dは、LD5の製造工程において半導体の異常結晶成長により発生したものである。
【0019】
実装基板4の実装面4bには、図1に示すように、光軸方向に沿って、互いに平行な二つのV字溝4cが形成されている。実装面4b上における、二つのV字溝4c間の領域には、実装されるLD5とホトダイオード(PD)に電力を供給するための所定形状の配線パターン4aが形成されている。
【0020】
図2は、図1の領域Iの近傍における、この発明の光素子実装体の部分分解斜視図である。図1および図2に示すように、実装基板4の実装面4bには、LD5を実装面4bに載置したときに、LD5のV字溝5bと対向する位置に凹部4dが形成されている。この凹部4dは、LD5の凸部5dを実装面4bと非接触状態で収容することができる。従って、V字溝4cの近傍に半導体の異常結晶成長等によって凸部5dが形成されている場合でも、LD5をジャンクションダウンで実装面に固定する際に、凸部5dが実装基板4の実装面4bと接触して実装を妨げることがない。また、凸部5dが高い場合であっても、凹部4dの中に非接触状態で収容される。このため、LD5は、実装基板4の実装面4bに隙間なく固定される。その結果、LD5の固定強度が確保されることはもとよりのこと、実装面4bを基準面として所定の高さにLD5の活性層5cを位置付けることができる。また同時に、LD5で発生した熱を実装基板4へと確実に逃散させることができるので、LD5の特性をすることができる。
【0021】
そして、LD5を実装基板4へ実装する際には、実装基板4の一方のV字溝4cとLD5のV字溝マーカ5bとが、実装基板4の幅方向に所定距離だけ離隔して位置するように、LD5が固定される。その結果、LD5の活性層5cは、実装基板4の一方のV字溝4cの中央を基準線から幅方向に所定距離だけ離隔した箇所に位置することになる。このようにして、LD5の活性層5cは、実装基板4に対して高さ方向および幅方向において高精度に位置決めされる。
【0022】
なお、本発明では、半導体レーザ素子5の位置決めのためのV字溝5bの近傍に半導体の異常結晶成長による凸部5dが存在する場合に限らず、図7の電極5kの縁部に凸部5d(図10参照)が存在する場合にも、これによる実装基板4との間の隙間の発生を防止するために、適用可能である。
【0023】
さらに、本発明では、図7のように実装基板4との位置決めのためのV字溝5bを有する半導体レーザ素子5のみならず、図11(A)に示したV字溝のない半導体レーザ素子5’にあっても、活性層5cを含むメサストライプに対し精密な位置に形成された電極5kの縁部を実装基板4との位置決めのために使用する場合に、適用可能である。すなわち、半導体レーザ素子5’では、その製造工程において、位置決めのための電極縁部(図11(A)の領域VI)に、凸部5dが形成される場合があり、この凸部5dによって実装基板4との間に隙間が生じうるからである。
【0024】
次に、上述した実装基板4は、以下のようにして製造される。
まず、シリコンの(001)基板の表面に熱酸化膜を形成する。次に、この熱酸化膜を、凹部4dおよびV字溝4cとを形成すべき箇所を除いてフォトレジストでマスクした後に、反応ガスとしてCを用いた反応性インオンエッチング(RIE)等のドライエッチング或いはフッ酸によるウェットエッチングにより、マスクされていない熱酸化膜をシリコン基板表面から除去する。その後、シリコン基板を水酸化カリウム(KOH)水溶液に浸漬する。熱酸化膜に覆われていない部分ではシリコンの異方牲エッチングが起こり、シリコンの(111)面に相当する斜面を両側面とする凹部4dとV字溝4cがシリコン基板表面に形成される。
【0025】
半導体の異常結晶成長によってV字溝5bの近傍に生じる凸部5dの寸法は、典型的なもので幅は5μm、高さは2μm程度であり、長さは光半導体素子の全長以下であるので、V字溝に対向する凹部4dの寸法は、上記凸部5dを非接触状態で収容可能とするために、例えば幅は10μm以上 深さは5μm以上.長さは光半導体素子の長さによるが300μm以上の溝であることが好ましい。
【0026】
そして、凹部4dおよびV字溝4c作製用のマスクをウェットエッチングにより剥離したシリコン基板の表面に、スバッタにより金属膜を成膜する。この金属膜の表面のうち配線パターン4aに相当する箇所をフォトレジストでマスクした後に、表出する金属膜をエッチングして配線パターン4aを作製し、マスクを剥離して目的とする実装基板4が製造される。
【0027】
なお、実装基板の素材としては、加工性に優れ、放熱性が高く、かつ安価であることからシリコンが好ましい。また、V字溝4cおよび凹部4dは、異方性エッチング、等方性エッチング、または切削加工等の技術により形成することができるが、特に素材としてシリコンを選択したときには、加工精度が高く、かつ寸法形状の再現性も良いことから、例えば水酸化カリウム水溶液を用いた異方性のウェットエッチングにより形成するのが好ましい。ただし、実装基板の素材はシリコンに限定されることはなく、例えば、酸化珪素あるいは窒化アルミニウムを用いることも可能であり、これらの素材を使用するときには、凹部およびV字溝は切削加工、あるいは焼成時に形成する。
【0028】
次にこの発明の光モジュールを図面を参照しながら説明する。
図3は、この発明の光モジュールの1つの態様の平面図である。
光モジュール1は樹脂からなるパッケージ2を備えている。図4に示すように、パッケージ2は第lパッケージ2aと第2パッケージ2bとが組み合わされたものであって、第1パッケージ2aには縦孔2a1と開口2a2が形成され、縦孔2alを通して光ファイバ3の端部がパッケージ2内に突出している。
【0029】
第2パッケージ2bの底面上には、上述した実装基板4が固定されている。実装基板4の配線パターン4aには、レーザ光を出射するLD5と、LD5のレーザ光の強度をモニタするためのPD6がそれぞれ図示しない半田層を介して固定されている(図5参照)。LD5はこの実装面4bにジャンクションダウン方式で実装されている。そして、LD5とPD6のそれぞれの上面は、配線パターン4aにAuワイヤ7により電気的に接続されている。
【0030】
なお、図4に示すように、配線パターン4aは第2パッケージ2bのリード2b1にもAuワイヤ7により電気的に接続されており、もってリード2b1とLD5は電気的に接続されている。
【0031】
実装基板4の二つのV字溝4cには、図6に示すように、第1パッケージ2aに形成された二つの凸条2a3が係合している。ここで、凸条2a3と光ファイバを導入する縦孔2a1とは、第lパッケージの金型成形の際に同時に形成されるので、これらの間の相対位置は金型の精度に基づき高精度に決定されている。よって、第1パッケージ2aの凸条2a3と実装基板4のV字溝4cとが係合することにより、実装基板4と、縦孔2a1に固定されている光ファイバ3との間の相対位置が高精度に決定される。
【0032】
本発明の光モジュールでは、実装基板4に対して活性層5cが高さ方向および幅方向において高精度に位置決めされ、かつ、光ファイバ3が実装基板4に対して高精度に位置決めされることにより、光ファイバ3とLD5の活性層5cとの相対位置は実装基板4を媒介にして高精度に決定される。このため、光モジュール1における光ファイバ3とLD5との間の光学的な結合効率が高くなる。
【0033】
上述した光モジュール1は、以下のようにして製造することができる。 先ず、既述した方法で実装基板4の実装面4bに、LD5を半田固定する。これにより、LD5と実装基板4との間の相対位置が高精度に決められる。
【0034】
次に、第2パッケージに実装基板4を載置した後、配線パターン4aとリード2blとの間をAuワイヤ7で接続する。その後に、第1パッケージ2aをその凸条2a3が実装基板4の対応するV字溝4cと係合するように第2パッケージ2bの上方から被せ、図4、図6に示したように、両パッケージ2a,2b間に、実装基板4を保持する。そして、第1パッケージ2aと第2パッケージ2bは、予め所定箇所に塗布しておいた、熱硬化系エポキシ等の接着剤で互いに固定される。
【0035】
そして、第1パッケージ2aの外側から端面を研磨した光ファイバ3を縦孔2a1に挿入し、実装基板4の前面に当接させる。かくして、第1パッケージ2aにより光ファイバ3と実装基板4との間の相対位置が高精度に決められる。そしてその結果として、光ファイバ3とLD5の活性層5cとの間の相対位置は高精度に位置決めされる。
【0036】
しかる後、光ファイバ3を熱硬化系エポキシ等の接着剤で縦孔2a1に固定し、LDを保護するため第1パッケージ2aの開口2a2から充填剤としてシリカが入っているエポキシ等の合成樹脂を充填する。合成樹脂はその表面が第1パッケージ2aの上面と面一になるまで充填される。これにより光半導体モジュールlの組み立てが完了する。この光モジュールは、光ファイバ3が第1パッケージ2aから延出したいわゆるピグテールタイプのものである。
【0037】
なお、光モジュール1において、実装基板4と第1パッケージ2aの位置決めのために、凸条2a3とV字溝4cを2組形成したが、実装基板4と第1パッケージ2aとを位置決めするうえで少なくとも1組あれば良い。また、第1パッケージ2aの凸条に代えて実装基板4のV字溝に対向されたV字溝を形成し、両V字溝間に1本の円柱部材、例えば光ファイバを配置して第1パッケージ2aと実装基板4の動きを規制することにより、第1パッケージ2aと実装基板4との間の相対位置を決定することもできる。
【0038】
また、光モジュール1においては、光ファイバ3は縦孔2a1により位置決めされていたが、実装基板4の実装面4bに更に光ファイバ3固定用の別のV字構を形成して、この別のV字溝により光ファイバ3と実装基板4との相対位置を決めてもよい。
【0039】
実施例(Example)
1.実装基板の作製
シリコンの(001)基板の表面に厚み約0.8μmの熱酸化膜を形成し、この熱酸化膜上にフォトレジストをスピンコートした後、このフォトレジストを露光・現像することにより、二つのV字溝4cとなる箇所に幅145μm、長さ1500μmの開口と、凹部4dとなる箇所に幅20μm、長さ350μmの開口を有するマスクを形成した。このとき、二つのV字溝4c用の開口の中心間距離は1.5mmとし、一方のV字溝4c用の開口と凹部4d用の開口の中心間距離は425μmとなるようにした。
【0040】
次に、上記マスクが形成されたシリコン基板に対し、反応ガスとしてCを用いたRIEを行ない、開口から表出している熱酸化膜を除去した。 そして、マスクを剥がした後、シリコン基板の熱酸化膜が除去された箇所をエッチングし、凹部4dとV字溝4cを形成した。このとき、凹部4dは幅20μm、深さ14μm、長さ350μmの溝となった。またV字溝4cの深さは150μmであった。
【0041】
このようなV字溝4cと凹部4dが形成されたシリコン基板の表面に、厚み0.8μmのTi/Pt/Auからなる金属膜をスバッタにより基板全上面に形成し、この金属膜上の所定の配線パターン4aとなる箇所にマスクを形成し、マスクから表出している金属膜をエッチングして取り除いた後、マスクを剥がし、配線パターン4aを形成した。最後に、基板を縦1.5mm、横3.5mmとなるよう切断して実装基板4の作製を完了した。
【0042】
2.パッケージの作製
成形したときの寸法精度に優れるポリフェニレンサルファイド樹脂100質量部に、充填剤としてシリカ100質量部を配合した樹脂組成物を金型成形して第1パッケージ2aを作製した。また、第1パッケージと同じ樹脂組成物と、例えば、Fe−42wt%Niからなるリード2b1とを一体にモールド成形することにより第2パッケージ2bを作製した。
【0043】
3.組立て
結晶成長面に長さ300μm、幅10μmのV字溝マーカ5bが形成され、かつ、n型電極5kの個所には厚み約2μmのAu−Sn半田層が形成されている図7に示すLD5を用意した。このLD5をその表面5aを下側にして、実装基板4の実装面4bの所定位置に載置した。このとき、LD5のV字溝マーカ5bと実装基板4の一方のV字溝4cの中心間距離は425μmとなるようにした。そして、LD5を載置した実装基板を320℃の温度で30秒間加熱することにより、実装面4bにLD5を固定した。
【0044】
その後、PD6をLD5の光軸方向に隣接した配線パターン4a上の所定位置に載置し、LD5の場合と同様にしてPD6を実装面4bに固定した。
ここで、LD5の積層構造はp−InP基板5e上に順次形成されたlnGaAsP活性層5cとn−InPクラッド層5fからなるメサストライプと、このメサストライプを埋め込んでいる、p−InP層5gおよびn−InP層5hとこれらのメサストライプと埋め込み層の上に順次積層されn−InPクラツド層5i、n−InGaAsPキャップ層5j、n型電極5kと、基板5eの裏面に形成されたp型電極5lを含んで構成されている。
【0045】
次に、この実装基板4を第2パッケージ2bに載置し、Auワイヤ7にて、配線パターン4aとLD5のp型電極5lとの間、および配線パターン4aとPD5の電極との間をそれぞれ接続し、更に配線パターン4aとリード2b1との間も接続した。
【0046】
その後、第1パッケージ2aの凸条2a3が実装基板4のV字溝4cと係合するように第2パッケージ2bに第1パッケージ2aを被せ、光ファイバ3を縦孔2a1から挿入し、所定箇所に熱硬化性エポキシ接着剤を塗布した。しかる後にパッケージ全体を加熱することにより、第1パッケージと第2パッケージとの間、および光ファイバ3と縦孔2a1との間を固定した。
そして最後に、充填剤としてシリカが配合されたエポキシ樹脂を開口2a2に充填してLD5とPD6を封止した。
以上、本発明を限られた数の実施態様に基いて説明したが、当業者は、本発明の開示の利益を享受して、本発明の範囲を超えない範囲で他の実施態様を考案することが可能である。
【0047】
【発明の効果】
本発明は、以下に挙げる効果を有する。
本発明によれば、光半導体素子の主面に形成されたV字溝や、電極縁部などの所定構造に、製造工程において凸部が発生していても、光半導体素子を実装基板上にジャンクションダウンで実装するに際し、隙間なく固定することが可能である。
【0048】
更に、本発明によれば、光半導体素子と実装基板との間の熱抵抗が異常に高くなることがなく、良好な温度特性を維持することができる。
更に、本発明によれば、実装基板の実装面から光半導体素子の活性層中心までの距離を設計値どおりに保つことができるため、光半導体素子と光部品との光結合に際し、軸ずれに起因する光学的な結合損失及びそのバラツキを低減することができる。
【0049】
更に、本発明によれば、光半導体素子の実装基板への固定強度が確保され、光半導体素子を外部回路にワイヤボンディング接続する際に、光半導体素子が実装基板から外れるという事故が減少する。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、この発明の光素子実装体の1つの態様において用いられる実装基板の斜視図である。
【図2】図2は、図1の領域Iの近傍における、この発明の光素子実装体の部分分解斜視図である。
【図3】図3は、この発明の光モジュールの1つの態様の平面図である。
【図4】図4は、図3におけるII−II線に沿う断面図である。
【図5】図5は、図3の光モジュールを構成している、LDとPDとが実装された実装基板の斜視図である。
【図6】図6は、図3におけるIII−III線に沿う断面図である。
【図7】図7は、特開平7−050449号公報が開示する半導体レーザ素子の断面図である。
【図8】図8は、図7における領域IVの拡大図であり、異常成長によって生じる可能性がある凸部を示したものである。
【図9】図9は、特開平10−206698号公報が開示する光半導体モジュールの断面図である。
【図10】図10は、図7における領域Vの拡大図であり、電極縁部に生じる可能性がある凸部を示したものである。
【図11】(A)は、半導体レーザ素子の他の例を示す断面図である。(B)は、図11Aの領域VIの拡大図であり電極縁部に生じる可能性がある凸部を示したものである。
【符号の説明】
1.光モジュール
2.パッケージ
2a.第lパッケージ
2a1.縦孔
2a2.開口
2a3.凸条
2b.第2パッケージ
2b1.リード
3.光ファイバ
4.実装基板
4a.配線パターン
4b.実装面
4c.V字溝
4d.凹部
5.半導体レーザ(LD)
5a.主面
5b.V字溝
5c.活性層
5d.凸部
6.PD
7.Auワイヤ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical element package and an optical module using the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Various types of optical semiconductor elements are used by modularizing optical components such as an optical fiber or an optical waveguide optically on an incident end surface or an exit end surface of light. In that case, it is necessary to match the optical axes of the optical semiconductor element and the optical component.
[0003]
Particularly, when an optical fiber or the like is optically coupled to an optical semiconductor device such as a semiconductor laser device (LD) or a waveguide photodiode (WG-PD), the axial center adjustment is controlled to an accuracy of about ± 1 μm or less. It is necessary to.
In the related art, the above-described axis center adjustment is performed as follows. That is, for example, the LD is driven in a state where the end face of the optical fiber is opposed to the emission end face of the LD, and while the output light from the optical fiber is monitored, both are fixed at the position where the light output becomes maximum.
[0004]
However, the adjustment of the axis center by this method is extremely complicated, and is not suitable in terms of cost reduction and mass production of the module.
Therefore, recently, a method called a passive alignment method has been developed and put into practical use. That is, the relative position between the optical semiconductor element and the mounting substrate for mounting the same (hereinafter referred to as “mounting substrate”) is determined with high accuracy, and the relative position between the mounting substrate and an optical component such as an optical fiber waveguide is determined. The relative position between them is also determined with high precision. Thereby, the optical semiconductor element and the optical component are aligned with each other and optically coupled via the mounting substrate without driving the optical semiconductor element.
[0005]
Specifically, in this method, when the optical semiconductor element is mounted on the mounting board, positioning markers are precisely formed on both the optical semiconductor element and the mounting board, and one positioning marker is used for the other positioning marker. It is used to determine a relative position between the optical semiconductor element and the mounting board so as to be at a predetermined position with respect to the marker.
[0006]
An optical semiconductor device having a positioning marker is known, for example, from Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-050449. In this semiconductor laser element 5, as shown in FIG. 7, two mutually parallel mesa stripe stripes are formed on a substrate 5e at predetermined intervals in the width direction, and one of the mesa stripes is formed by a laser light. , And a V-shaped groove marker 5b is formed above the other mesa stripe. In the process of manufacturing the semiconductor laser device 5, the two mesa stripes are formed simultaneously in one etching step, so that the relative position between them is determined with high accuracy. Therefore, the interval between the V-shaped groove marker 5b and the active layer 5c is also determined with high accuracy. Note that the V-shaped groove marker 5b suppresses the crystal growth of the semiconductor layer immediately above the mesa stripe when one of the mesa stripes is buried with the semiconductor material, leaving the dielectric layer only on the upper surface of the other mesa stripe. It is formed by doing.
[0007]
In general, an optical semiconductor element is mounted on a mounting substrate by a junction-down method in which the surface (the surface formed by crystal growth, that is, the upper surface 5a in FIG. 7) faces the mounting substrate.
The reason is that, although the back surface of the optical semiconductor element is polished, its surface roughness is about ± 10 μm, whereas it is formed as a semiconductor laminated structure by vapor phase epitaxial growth. Since the thickness accuracy of each semiconductor layer is controlled to about ± 0.1 μm, it is suitable as a reference plane for the height of the active layer which is the light receiving / emitting part in the optical semiconductor element. This is because it is easy to secure the positioning accuracy in the direction perpendicular to the mounting surface.
[0008]
On the other hand, a mounting board having an alignment marker is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-206698. FIG. 9 is a cross-sectional view of an optical module disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2066698. Here, the mounting substrate 4 ′ is formed of, for example, a silicon substrate, and the semiconductor laser element 5 is mounted thereon. A V-shaped groove is formed on the surface of the substrate along with a predetermined wiring pattern in parallel with a direction in which an optical signal is input or output via the optical fiber 3. The V-shaped groove is used as a positioning marker on the mounting board 4 'when mounting the semiconductor laser element 5 having the above-described positioning marker.
[0009]
Using such a V-shaped groove 4 ′, the position with respect to the optical fiber 3 and the mounting board 4 ′ is determined by the above-mentioned V-groove of the mounting board 4 ′, the vertical hole 2 a 1 for holding the optical fiber 3 on the package 2 side, and a predetermined position. It is determined by engaging the ridge 2a3 precisely formed in a positional relationship.
Thus, the optical fiber 3 fixed in the vertical hole 2a1 of the package 2 and the semiconductor laser device 5 positioned on the mounting substrate 4 'using the positioning marker are aligned with high precision and optically coupled. I have.
[0010]
[Patent Document 1]
JP-A-7-050449
[Patent Document 2]
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-206686
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the semiconductor laser device 5 shown in FIG. 7, as shown in FIG. 8, due to abnormal growth of the semiconductor in the manufacturing method of the semiconductor laser device 5, near the V-shaped groove marker 5b (region IV in FIG. 7), A convex portion 5d having an uneven height is formed along the V-shaped groove marker 5b.
May occur.
[0012]
Further, in the electrode forming step of the semiconductor laser element 5 shown in FIG. 7, as shown in FIG. 10, a convex portion 5d having a non-uniform height is also formed at the edge of the surface electrode (region V in FIG. 7). May occur.
When such a semiconductor laser element 5 is fixed to a mounting board by junction down, a gap may be generated between the surface of the semiconductor laser element and the mounting surface of the mounting board due to the presence of the protrusion 5d. is there.
[0013]
Further, in positioning the semiconductor laser element 5 and the mounting board, instead of the V-shaped groove marker 5b shown in FIG. 7, the edge of the electrode on the surface of the semiconductor laser element 5 'is positioned as shown in FIG. It may be used as a marker. Also in this case, when a convex portion 5d having a non-uniform height along the longitudinal direction is generated at the edge portion of the electrode (region VI in FIG. 11) (FIG. 11B), the surface of the semiconductor laser element 5 'is formed. In some cases, a gap may be formed between the mounting board and the mounting surface of the mounting board.
[0014]
In some cases, this gap makes it difficult for heat generated in the semiconductor laser device to escape to the mounting substrate, and deteriorates the temperature characteristics of the semiconductor laser device.
In another case, since the relative position between the semiconductor laser device and the mounting substrate differs for each device, the mutual axial center position between the semiconductor laser device and the optical fiber also differs. For this reason, the optical coupling efficiency between the semiconductor laser device and the optical fiber may vary greatly from device to device.
In another case, the fixing strength of the semiconductor laser element is not ensured, and the semiconductor laser element may be detached from the mounting substrate when the semiconductor laser element is connected to an external circuit by wire bonding.
[0015]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical element package having a substrate on which an optical semiconductor element can be mounted in a junction-down manner without any gap, and an optical element package, and an optical coupling efficiency between the optical semiconductor element and the optical component. And to provide an optical module having high temperature characteristics and good temperature characteristics.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
One aspect of the optical element mounted body of the present invention is an optical element mounted body including a light emitting part or a light receiving part, an optical semiconductor element having a predetermined structure formed on a main surface, and a substrate having a mounting surface. And
The substrate has a first concave portion on the mounting surface, and the optical semiconductor element is mounted on the substrate in a junction-down manner such that the structure of the optical semiconductor element faces the first concave portion of the substrate. An optical element mounting body characterized in that:
[0017]
One embodiment of the optical module according to the present invention includes a light emitting portion or a light receiving portion, and an optical semiconductor element having a predetermined structure formed on a main surface;
A substrate having a mounting surface;
An optical waveguide optically coupled to the optical semiconductor element,
An optical module having a package for housing the semiconductor element and the substrate,
The substrate has a first concave portion on the mounting surface,
An optical module, wherein the optical semiconductor element is mounted on the substrate in a junction-down manner such that the structure of the optical semiconductor element and the first concave portion of the substrate face each other.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an optical element package according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view of a mounting substrate used in one embodiment of the optical element mounting body of the present invention. The semiconductor laser (LD) 5 as an optical semiconductor element mounted on the mounting substrate 4 has the structure shown in FIG. 7, and is separated from the active layer 5c by a predetermined distance in the width direction as a positioning marker. The V-shaped groove marker 5b is formed on the front surface (main surface) 5a. In the vicinity of the V-shaped groove 5b, as shown in FIG. 8, there is a convex portion 5d having an uneven width and height along the V-shaped groove 5b. The projections 5d are generated by abnormal crystal growth of the semiconductor in the process of manufacturing the LD5.
[0019]
On the mounting surface 4b of the mounting substrate 4, as shown in FIG. 1, two V-shaped grooves 4c parallel to each other are formed along the optical axis direction. In a region between the two V-shaped grooves 4c on the mounting surface 4b, a wiring pattern 4a having a predetermined shape for supplying power to the mounted LD 5 and photodiode (PD) is formed.
[0020]
FIG. 2 is a partially exploded perspective view of the optical element mounted body of the present invention in the vicinity of a region I in FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, a recess 4 d is formed on the mounting surface 4 b of the mounting substrate 4 at a position facing the V-shaped groove 5 b of the LD 5 when the LD 5 is placed on the mounting surface 4 b. . The concave portion 4d can accommodate the convex portion 5d of the LD 5 in a non-contact state with the mounting surface 4b. Therefore, even when the convex portion 5d is formed in the vicinity of the V-shaped groove 4c due to abnormal crystal growth of the semiconductor or the like, when the LD 5 is fixed to the mounting surface by junction down, the convex portion 5d is not mounted on the mounting surface of the mounting substrate 4. 4b does not interfere with the mounting. Even when the convex portion 5d is high, it is accommodated in the concave portion 4d in a non-contact state. Therefore, the LD 5 is fixed to the mounting surface 4b of the mounting board 4 without any gap. As a result, not only the fixing strength of the LD 5 is ensured, but also the active layer 5c of the LD 5 can be positioned at a predetermined height with the mounting surface 4b as a reference surface. At the same time, the heat generated in the LD 5 can be surely dissipated to the mounting substrate 4, so that the characteristics of the LD 5 can be improved.
[0021]
When the LD 5 is mounted on the mounting substrate 4, the one V-shaped groove 4 c of the mounting substrate 4 and the V-shaped groove marker 5 b of the LD 5 are separated from each other by a predetermined distance in the width direction of the mounting substrate 4. Thus, the LD 5 is fixed. As a result, the active layer 5c of the LD 5 is located at a position where the center of the one V-shaped groove 4c of the mounting substrate 4 is separated from the reference line by a predetermined distance in the width direction. In this way, the active layer 5c of the LD 5 is positioned with high precision in the height direction and the width direction with respect to the mounting substrate 4.
[0022]
Note that the present invention is not limited to the case where the convex portion 5d due to abnormal crystal growth of the semiconductor exists near the V-shaped groove 5b for positioning the semiconductor laser element 5, but the convex portion is formed at the edge of the electrode 5k in FIG. Even when 5d (see FIG. 10) is present, it can be applied to prevent the occurrence of a gap with the mounting board 4 due to this.
[0023]
Further, according to the present invention, not only the semiconductor laser device 5 having the V-shaped groove 5b for positioning with the mounting substrate 4 as shown in FIG. 7, but also the semiconductor laser device without the V-shaped groove shown in FIG. 5 'is applicable when the edge of the electrode 5k formed at a precise position with respect to the mesa stripe including the active layer 5c is used for positioning with the mounting substrate 4. That is, in the semiconductor laser element 5 ′, in the manufacturing process, the convex portion 5d may be formed at the edge of the electrode for positioning (the region VI in FIG. 11A), and mounting is performed by the convex portion 5d. This is because a gap may occur between the substrate 4 and the substrate 4.
[0024]
Next, the mounting board 4 described above is manufactured as follows.
First, a thermal oxide film is formed on the surface of a silicon (001) substrate. Next, this thermal oxide film is masked with a photoresist except for the portions where the concave portions 4d and the V-shaped grooves 4c are to be formed, and then a C gas is used as a reactive gas. 2 F 6 The unmasked thermal oxide film is removed from the surface of the silicon substrate by dry etching such as reactive in-on etching (RIE) or wet etching using hydrofluoric acid. Thereafter, the silicon substrate is immersed in an aqueous solution of potassium hydroxide (KOH). Silicon is anisotropically etched in a portion not covered with the thermal oxide film, and a concave portion 4d and a V-shaped groove 4c are formed on the surface of the silicon substrate, both sides of which are inclined surfaces corresponding to the (111) plane of silicon.
[0025]
The dimensions of the protruding portion 5d generated near the V-shaped groove 5b due to abnormal crystal growth of the semiconductor are typical, having a width of about 5 μm, a height of about 2 μm, and a length less than the entire length of the optical semiconductor element. The size of the concave portion 4d facing the V-shaped groove is, for example, 10 μm or more in width and 5 μm or more in depth in order to be able to accommodate the convex portion 5d in a non-contact state. The length depends on the length of the optical semiconductor element, but is preferably a groove of 300 μm or more.
[0026]
Then, a metal film is formed by a sputter on the surface of the silicon substrate from which the mask for forming the concave portion 4d and the V-shaped groove 4c has been removed by wet etching. After masking a portion corresponding to the wiring pattern 4a on the surface of the metal film with a photoresist, the exposed metal film is etched to form the wiring pattern 4a, and the mask is peeled off to obtain the intended mounting substrate 4. Manufactured.
[0027]
As a material for the mounting substrate, silicon is preferable because of its excellent workability, high heat dissipation, and low cost. Further, the V-shaped groove 4c and the concave portion 4d can be formed by a technique such as anisotropic etching, isotropic etching, or cutting. Particularly, when silicon is selected as a material, processing accuracy is high, and For good reproducibility of dimensions and shape, it is preferable to form the layer by anisotropic wet etching using, for example, an aqueous solution of potassium hydroxide. However, the material of the mounting substrate is not limited to silicon. For example, silicon oxide or aluminum nitride can be used. When these materials are used, the concave portion and the V-shaped groove are cut or fired. Sometimes formed.
[0028]
Next, an optical module according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 3 is a plan view of one embodiment of the optical module of the present invention.
The optical module 1 has a package 2 made of resin. As shown in FIG. 4, the package 2 is a combination of an l-th package 2a and a second package 2b. A vertical hole 2a1 and an opening 2a2 are formed in the first package 2a, and light is transmitted through the vertical hole 2al. The end of the fiber 3 projects into the package 2.
[0029]
The mounting board 4 described above is fixed on the bottom surface of the second package 2b. An LD 5 for emitting laser light and a PD 6 for monitoring the intensity of the laser light of the LD 5 are fixed to the wiring pattern 4a of the mounting board 4 via solder layers (not shown), respectively (see FIG. 5). The LD 5 is mounted on the mounting surface 4b by a junction down method. Each upper surface of the LD 5 and the PD 6 is electrically connected to the wiring pattern 4a by the Au wire 7.
[0030]
As shown in FIG. 4, the wiring pattern 4a is also electrically connected to the lead 2b1 of the second package 2b by the Au wire 7, so that the lead 2b1 and the LD 5 are electrically connected.
[0031]
As shown in FIG. 6, two ridges 2a3 formed on the first package 2a are engaged with the two V-shaped grooves 4c of the mounting substrate 4. Here, since the ridge 2a3 and the vertical hole 2a1 for introducing the optical fiber are formed at the same time when the mold of the l-th package is formed, the relative position between them can be accurately determined based on the precision of the mold. Has been determined. Therefore, the relative position between the mounting substrate 4 and the optical fiber 3 fixed to the vertical hole 2a1 is established by the engagement between the ridge 2a3 of the first package 2a and the V-shaped groove 4c of the mounting substrate 4. Determined with high precision.
[0032]
In the optical module of the present invention, the active layer 5c is positioned with high precision in the height direction and the width direction with respect to the mounting substrate 4, and the optical fiber 3 is positioned with high precision with respect to the mounting substrate 4. The relative position between the optical fiber 3 and the active layer 5c of the LD 5 is determined with high precision via the mounting substrate 4. Therefore, the optical coupling efficiency between the optical fiber 3 and the LD 5 in the optical module 1 increases.
[0033]
The above-described optical module 1 can be manufactured as follows. First, the LD 5 is fixed to the mounting surface 4b of the mounting board 4 by soldering in the manner described above. Thereby, the relative position between the LD 5 and the mounting board 4 is determined with high accuracy.
[0034]
Next, after the mounting substrate 4 is mounted on the second package, the Au wire 7 connects between the wiring pattern 4a and the lead 2bl. Thereafter, the first package 2a is covered from above the second package 2b such that the protruding ridges 2a3 engage with the corresponding V-shaped grooves 4c of the mounting substrate 4, and as shown in FIGS. The mounting board 4 is held between the packages 2a and 2b. Then, the first package 2a and the second package 2b are fixed to each other with an adhesive, such as a thermosetting epoxy, applied to a predetermined location in advance.
[0035]
Then, the optical fiber 3 whose end surface is polished from the outside of the first package 2a is inserted into the vertical hole 2a1, and is brought into contact with the front surface of the mounting board 4. Thus, the relative position between the optical fiber 3 and the mounting board 4 is determined with high accuracy by the first package 2a. As a result, the relative position between the optical fiber 3 and the active layer 5c of the LD 5 is positioned with high precision.
[0036]
Thereafter, the optical fiber 3 is fixed to the vertical hole 2a1 with an adhesive such as a thermosetting epoxy, and a synthetic resin such as epoxy containing silica as a filler is filled through the opening 2a2 of the first package 2a to protect the LD. Fill. The synthetic resin is filled until its surface is flush with the upper surface of the first package 2a. Thus, the assembly of the optical semiconductor module 1 is completed. This optical module is a so-called pigtail type in which an optical fiber 3 extends from the first package 2a.
[0037]
In the optical module 1, two sets of ridges 2a3 and V-shaped grooves 4c are formed for positioning the mounting board 4 and the first package 2a. However, in positioning the mounting board 4 and the first package 2a. At least one set is sufficient. Further, a V-shaped groove facing the V-shaped groove of the mounting substrate 4 is formed in place of the ridge of the first package 2a, and one cylindrical member, for example, an optical fiber is disposed between the two V-shaped grooves. By regulating the movement of the one package 2a and the mounting board 4, the relative position between the first package 2a and the mounting board 4 can be determined.
[0038]
Further, in the optical module 1, the optical fiber 3 is positioned by the vertical hole 2a1, but another V-shaped structure for fixing the optical fiber 3 is further formed on the mounting surface 4b of the mounting substrate 4, and the other is formed. The relative position between the optical fiber 3 and the mounting substrate 4 may be determined by the V-shaped groove.
[0039]
Example (Example)
1. Fabrication of mounting board
A thermal oxide film having a thickness of about 0.8 μm is formed on the surface of a silicon (001) substrate, and a photoresist is spin-coated on the thermal oxide film. A mask having an opening having a width of 145 μm and a length of 1500 μm at the position to be the groove 4 c and an opening having a width of 20 μm and a length of 350 μm at the position to be the concave portion 4 d were formed. At this time, the distance between the centers of the two openings for the V-shaped groove 4c was 1.5 mm, and the distance between the centers of the opening for the one V-shaped groove 4c and the opening for the concave portion 4d was 425 μm.
[0040]
Next, C is applied as a reactive gas to the silicon substrate on which the mask is formed. 2 F 6 RIE was performed to remove the thermal oxide film exposed from the opening. Then, after removing the mask, the portion of the silicon substrate from which the thermal oxide film was removed was etched to form a concave portion 4d and a V-shaped groove 4c. At this time, the recess 4d was a groove having a width of 20 μm, a depth of 14 μm, and a length of 350 μm. The depth of the V-shaped groove 4c was 150 μm.
[0041]
A metal film made of Ti / Pt / Au having a thickness of 0.8 μm is formed on the entire upper surface of the silicon substrate on the surface of the silicon substrate on which the V-shaped groove 4c and the concave portion 4d are formed by a splatter. A mask was formed at a portion to be the wiring pattern 4a, and the metal film exposed from the mask was removed by etching, and then the mask was peeled off to form the wiring pattern 4a. Finally, the substrate was cut to a length of 1.5 mm and a width of 3.5 mm to complete the production of the mounting substrate 4.
[0042]
2. Making a package
A resin composition in which 100 parts by mass of silica as a filler was mixed with 100 parts by mass of a polyphenylene sulfide resin having excellent dimensional accuracy at the time of molding was molded into a mold to produce a first package 2a. In addition, the second package 2b was manufactured by integrally molding the same resin composition as the first package and the lead 2b1 made of, for example, Fe-42 wt% Ni.
[0043]
3. Assembly
The LD5 shown in FIG. 7 in which a V-shaped groove marker 5b having a length of 300 μm and a width of 10 μm is formed on the crystal growth surface, and an Au-Sn solder layer having a thickness of about 2 μm is formed at the location of the n-type electrode 5k. Prepared. The LD 5 was placed at a predetermined position on the mounting surface 4b of the mounting substrate 4 with its front surface 5a facing down. At this time, the center distance between the V-shaped groove marker 5b of the LD 5 and one V-shaped groove 4c of the mounting substrate 4 was set to 425 μm. Then, the mounting substrate on which the LD 5 was mounted was heated at a temperature of 320 ° C. for 30 seconds, thereby fixing the LD 5 on the mounting surface 4b.
[0044]
Thereafter, the PD 6 was placed at a predetermined position on the wiring pattern 4a adjacent to the LD 5 in the optical axis direction, and the PD 6 was fixed to the mounting surface 4b in the same manner as in the case of the LD 5.
Here, the laminated structure of the LD 5 has a mesa stripe composed of an lnGaAsP active layer 5c and an n-InP clad layer 5f sequentially formed on a p-InP substrate 5e, a p-InP layer 5g embedding the mesa stripe, and An n-InP layer 5h, an n-InP clad layer 5i, an n-InGaAsP cap layer 5j, an n-type electrode 5k, and a p-type electrode formed on the back surface of the substrate 5e are sequentially stacked on the mesa stripe and the buried layer. 5l.
[0045]
Next, the mounting substrate 4 is placed on the second package 2b, and the Au wire 7 is used to connect between the wiring pattern 4a and the p-type electrode 51 of the LD 5 and between the wiring pattern 4a and the electrode of the PD 5 respectively. Connection, and also between the wiring pattern 4a and the lead 2b1.
[0046]
Thereafter, the first package 2a is put on the second package 2b so that the ridge 2a3 of the first package 2a engages with the V-shaped groove 4c of the mounting board 4, and the optical fiber 3 is inserted through the vertical hole 2a1, and Was coated with a thermosetting epoxy adhesive. Thereafter, the entire package was heated to fix the space between the first package and the second package and the space between the optical fiber 3 and the vertical hole 2a1.
Finally, the opening 2a2 was filled with an epoxy resin containing silica as a filler to seal the LD5 and the PD6.
Although the invention has been described with reference to a limited number of embodiments, those skilled in the art will conceive other embodiments without departing from the scope of the invention, taking advantage of the disclosure of the invention. It is possible.
[0047]
【The invention's effect】
The present invention has the following effects.
According to the present invention, the optical semiconductor element can be mounted on the mounting substrate even if a convex portion is generated in a manufacturing process in a predetermined structure such as a V-shaped groove or an electrode edge formed on the main surface of the optical semiconductor element. When mounting with junction down, it is possible to fix without gaps.
[0048]
Further, according to the present invention, the thermal resistance between the optical semiconductor element and the mounting substrate does not become abnormally high, and good temperature characteristics can be maintained.
Furthermore, according to the present invention, since the distance from the mounting surface of the mounting substrate to the center of the active layer of the optical semiconductor element can be maintained as designed, the optical coupling between the optical semiconductor element and the optical component can be prevented from being misaligned. The resulting optical coupling loss and its variation can be reduced.
[0049]
Further, according to the present invention, the fixing strength of the optical semiconductor element to the mounting substrate is ensured, and the accident that the optical semiconductor element comes off the mounting substrate when the optical semiconductor element is connected to an external circuit by wire bonding is reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a mounting board used in one embodiment of an optical element mounting body of the present invention.
FIG. 2 is a partially exploded perspective view of the optical element mounting body of the present invention in the vicinity of a region I in FIG.
FIG. 3 is a plan view of one embodiment of the optical module of the present invention.
FIG. 4 is a sectional view taken along line II-II in FIG. 3;
FIG. 5 is a perspective view of a mounting substrate on which an LD and a PD are mounted, which constitutes the optical module of FIG. 3;
FIG. 6 is a sectional view taken along the line III-III in FIG. 3;
FIG. 7 is a sectional view of a semiconductor laser device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-050449.
FIG. 8 is an enlarged view of a region IV in FIG. 7, and shows a projection that may be caused by abnormal growth.
FIG. 9 is a cross-sectional view of an optical semiconductor module disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-206686.
FIG. 10 is an enlarged view of a region V in FIG. 7, showing a projection that may be formed on an electrode edge;
FIG. 11A is a sectional view showing another example of a semiconductor laser device. (B) is an enlarged view of a region VI in FIG. 11A and shows a projection that may be formed on an electrode edge.
[Explanation of symbols]
1. Optical module
2. package
2a. 1st package
2a1. Vertical hole
2a2. Opening
2a3. Ridge
2b. Second package
2b1. Lead
3. Optical fiber
4. Mounting board
4a. Wiring pattern
4b. Mounting surface
4c. V-shaped groove
4d. Recess
5. Semiconductor laser (LD)
5a. Main surface
5b. V-shaped groove
5c. Active layer
5d. Convex part
6. PD
7. Au wire

Claims (18)

光出射部又は受光部と、主面に形成された所定の構造とを有する光半導体素子と、
実装面を有する基板とを備える光素子実装体であって、
前記基板は、前記実装面に第1の凹部を有し、
前記光半導体素子の前記構造と前記基板の前記第1の凹部とが対向するように前記光半導体素子が前記基板にジャンクションダウンで実装されていることを特徴とする光素子実装体。
Light emitting portion or light receiving portion, and an optical semiconductor element having a predetermined structure formed on the main surface,
An optical element mounting body comprising: a substrate having a mounting surface;
The substrate has a first concave portion on the mounting surface,
An optical element mounting body, wherein the optical semiconductor element is mounted on the substrate in a junction-down manner such that the structure of the optical semiconductor element faces the first concave portion of the substrate.
前記構造は、前記光出射部又は受光部に対して所定の位置関係で形成されていることを特徴とする、請求項1に記載の光素子実装体。The optical element package according to claim 1, wherein the structure is formed in a predetermined positional relationship with respect to the light emitting unit or the light receiving unit. 前記構造は、前記光出射部又は受光部を前記基板上で位置決めする際に位置決め用マーカとして用いられることを特徴とする、請求項2に記載の光素子実装体。The optical element package according to claim 2, wherein the structure is used as a positioning marker when positioning the light emitting unit or the light receiving unit on the substrate. 前記光半導体素子は、前記構造の近傍に製造工程で生じた凸部を有することを特徴とする、請求項1に記載の光素子実装体。2. The optical element package according to claim 1, wherein the optical semiconductor element has a convex portion generated in a manufacturing process near the structure. 3. 前記第1の凹部は、前記凸部を受容することを特徴とする、請求項4に記載の光素子実装体。The optical device package according to claim 4, wherein the first concave portion receives the convex portion. 前記構造は前記光出射部又は受光部の光の出射/入射方向と平行に延びている第2の凹部であることを特徴とする、請求項1に記載の光素子実装体。2. The optical element mounting body according to claim 1, wherein the structure is a second concave portion extending in parallel with a light emitting / receiving direction of the light emitting portion or the light receiving portion. 前記第2の凹部はV溝であるであることを特徴とする、請求項6に記載の光素子実装体。The optical element package according to claim 6, wherein the second concave portion is a V-shaped groove. クレーム6に記載の光素子実装体において、
前記第1の凹部が前記光出射部又は受光部の光の出射/入射方向と平行に延びていることを特徴とする、請求項6に記載の光素子実装体。
In the optical element package according to claim 6,
The optical element package according to claim 6, wherein the first concave portion extends in parallel with a light emitting / receiving direction of the light emitting portion or the light receiving portion.
前記基板は、シリコンにより形成されていることを特徴とする、請求項1に記載の光素子実装体。The optical element package according to claim 1, wherein the substrate is formed of silicon. 前記第1の凹部は、前記基板の一部をエッチングすることにより形成されていることを特徴とする、請求項9に記載の光素子実装体。The optical element package according to claim 9, wherein the first concave portion is formed by etching a part of the substrate. 前記第1の凹部は、幅が10μm以上,深さが5μm以上であることを特徴とする、請求項9に記載の光素子実装体。The optical element package according to claim 9, wherein the first recess has a width of 10 μm or more and a depth of 5 μm or more. 前記凸部は半導体からなることを特徴とする、請求項4に記載の光素子実装体。The optical element package according to claim 4, wherein the convex portion is made of a semiconductor. 前記凸部は結晶成長時に堆積されることを特徴とする、請求項1に記載の光素子実装体。The optical element package according to claim 1, wherein the protrusion is deposited during crystal growth. 光出射部又は受光部と、主面に形成された所定の構造とを有する光半導体素子と、
実装面を有する基板と、
前記光半導体素子と光結合された光部品と、
前記光半導体素子と前記基板とを収容するパッケージとを有する光モジュールであって、
前記基板は、前記実装面に第1の凹部を有し、
前記光半導体素子の前記構造と前記基板の前記第1の凹部とが対向するように前記光半導体素子が前記基板にジャンクションダウンで実装されていることを特徴とする光モジュール。
Light emitting portion or light receiving portion, and an optical semiconductor element having a predetermined structure formed on the main surface,
A substrate having a mounting surface;
An optical component optically coupled to the optical semiconductor element,
An optical module having a package that houses the optical semiconductor element and the substrate,
The substrate has a first concave portion on the mounting surface,
An optical module, wherein the optical semiconductor element is mounted on the substrate in a junction-down manner such that the structure of the optical semiconductor element faces the first concave portion of the substrate.
前記構造は、前記光出射部又は受光部に対して所定の位置的関係で形成されていることを特徴とする、請求項14に記載の光モジュール。The optical module according to claim 14, wherein the structure is formed in a predetermined positional relationship with the light emitting unit or the light receiving unit. 前記光半導体素子は、前記構造の近傍に製造工程で生じた凸部を有することを特徴とする、請求項14に記載の光モジュール。The optical module according to claim 14, wherein the optical semiconductor element has a convex portion generated in a manufacturing process near the structure. 前記第1の凹部は、前記凸部を受容することを特徴とする、請求項16に記載の光モジュール。The optical module according to claim 16, wherein the first concave portion receives the convex portion. 前記基板は、シリコンにより形成され、
前記第1の凹部は、前記基板の一部をエッチングすることにより形成されていることを特徴とする、請求項14に記載の光モジュール。
The substrate is formed of silicon,
The optical module according to claim 14, wherein the first recess is formed by etching a part of the substrate.
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